Drehen und Fräsen von Titanlegierungen

Titan gehört zu den anspruchsvollen Werkstoffen und stellt besonders hohe Anforderungen an das Fräs- und Drehwerkzeug. Was macht Titan so besonders und was ist beim Zerspanen von diesem Metall zu beachten?

Warum ist Titan schwer zerspanbar?

Wer Schwerdrehteile zerspanen möchte, soll folgende Eigenarten von Titan berücksichtigen. Dieses Metall wird v.a. bei hohen Temperaturen extrem hart. was einen erhöhten Werkzeugverschleiß zur Folge hat. Außerdem ist für Titan eine niedrige thermische Leitungsfähigkeit kennzeichnend, so dass es beim Schwerdrehteile zerspanen schnell zum Wärmestau und somit zum Verschleiß des Werkzeugs kommt. Während bei Titan über 2/3 der Wärme durch das Werkzeug abgeleitet werden, entwischt die überschüssige Wärme beim Zerspanen vom leichten Aluminium durch die Späne. Des Weiteren ist die vergleichsweise hohe Reaktivität von Titan beim Schwerdrehteile zerspanen zu berücksichtigen, denn das Metall geht leicht eine chemische Reaktion mit dem Werkzeug ein, soll dieses aus “falschem” Material hergestellt worden sein. Ein Ergebnis von dieser unerwünschten Reaktion ist i.d.R. das Kleben von Spänen und die Bildung von Aufbauschneide am Werkzeug. Der niedrige Elastizitäts-Modul von Titan verursacht weitere Schwierigkeiten beim Schwerdrehteile zerspanen, denn das Material “weicht” dem Werkzeug aus, was der Präzision bei der Bearbeitung freilich schadet.

Tipps für Zerspanen von Titan

Damit es mit Schwerdrehteile zerspanen auch wirklich klappt, seien dem Anwender einige einfache Regeln ans Herz zu legen. Titan lässt sich am besten mit einem extra scharfen Werkzeug zerspanen, so bleibt die Gefahr von Aufbauschneiden weitgehend gebannt. Niedrige Schnittgeschwindigkeiten, dafür aber hoher Vorschub verhindern die thermische Belastung und wirken dem erhöhten Verschleiß des Werkzeugs entgegen. Das passende Werkzeug, das beim Schwerdrehteile zerspanen zum Einsatz kommt, soll für die Bearbeitung von Titan geeignet und z.B. aus gesinterten Hartmetallen hergestellt sein. Speziell beschichtetes Werkzeug (u.a. mit einer Diamantähnlichen Kohlestoffschicht) ist dabei vorzuziehen. Bei der Verwendung von diesem profilierten Werkzeug ist von hohen Standzeiten auszugehen, die Investition lohnt sich auf jeden Fall. Am besten lassen sich Schwerdrehteile zerspanen, wenn Kühlschmierstoff zur Wärmeabfuhr und natürlich auch zur zuverlässigen Entfernung der Späne eingesetzt wird. Gut bewährt haben sich bei der Bearbeitung von Titan sowohl Öle, als auch Emulsionen. Steife Spanvorrichtungen ermöglichen große Spantiefen, wobei die Auslenkung des Werkstücks minimal bleibt.
Auch ein “launisches” schwer zerspanbares Metall wie Titan lässt sich dank einigen Tipps erfolgreich bearbeiten, so dass beeindruckende Oberflächengüten sowie hohe Präzision bei langen Standzeiten des Werkzeugs erreicht werden können.

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